CS232309B1 - ) Spósob stanovenia koncentrácie farbiacich prostriedkov v polyolefínoch - Google Patents

Abstract

Vynález rieši spOsob stanovenia koneentrácie farbiacich prostriedkov v polyolefínoch. Postupuje sa tým spOsobom, že Vrstva polyolefínu sa preperie vo vodě sa varu a vysuší do konštantnáj váhy, potom sa polyolefín vaří v xyléne pri teplote varu xylénu najaenej počas 15 minút, e výhodou 30 minút a disperzla pigmentu v xyláne sa.fotometricky stanovuje pri teplote 140 °C - 2 °C pri vlnovej dížke zodpovedejúcej maximálněj absorpci! světla pre daná zafarbenie a vyhodnotí sa porovnáním so štandardom, připraveným tým istým spOsobom. Postupovat sa mOže aj tak, že polyolefín sa vaří v xyléne s obsahom 0,1 až 10 % objemových jednomocnáho alebo viacmocného alkoholu, alebo alifatickej karboxylovej kyseliny alebo jej esteru, s počtou 3 až 20 uhlíkov v molejcule. SpOsob podTa vynálezu odstraňuje n^ektorá nedostatky doteraz používaných metod, respektive doplňuje metody stanovenia koncentrácie farbiva v polyolefínoch. SpOsob stanovenia podTa vynálezu je možná využit pri hodnotení farbiacej sily pigmentov pri farbení polyolefínov v hmotě.

Description

232309 2

Vynález sa týká spSsobu stanovenia koncentrácie farbiacich prostriedkov v polyolefinoch.

Polyolefíny pře svoj nepolárný charakter a neschopnost viazat farbivá cez funkčně sku-piny aa farbia prevážne vnesení» farebných pigmentov, respektive rozpustných farbiv dohmoty polyméru. Najma při farbení vlákien na báze polyolefínov sa vyžaduje kontrola obsahufarbiva v polyaári. Aplikácia běžných koloriaetrických stanovení narážela na těžkosti spo-jená s nerozpuatnosťou izotaktických polyolefínov v organických rozpúšťadlách pri nižšíchteplotách a probláaoa aglomerácie pigmentov po rozpuštění najma v dSsledku použitých dis-pergačných přísad. V súčasnosti sa obsah pigmentu v polyolefinoch stanovuje gravimetrickypo niekollconásobnom odstreďování a extrakcií polyméru z roztoku xylénu při teplote 140 °C.

Medzi nevýhody metody patří nepřesnost v stanovení v dSsledku nekvantitatíitaeho od-stránenia polyméru zapříčiněného silnou adsorpciou na povrchu niektorých pigmentov, obtiažneodstreáovanie niektorých pigmentov, manipulácia s velkými kvantami xylénu pri teplote blíz-kej teplote varu, nemožnost stanovenia nízkých koncentrácií pigmentov. Koneentráciu pigmen-tu je áalej možné stanovit vo vláknach alebo fóliach na základe remisných meraní podl’a Ku-velka-Munkovej rovnice. líerania sú přesné a ich vyhodnotenie sa robi fyzikálnymi zariadeniami. Výsledok sta-novenia charakterizuje vyfarbenie vlákien alebo fólií. Přesnost metody je však značné závis-lá na jeanosti vlákna a spdsobe uloženia vlákna pri meraní, ktoré je Standardizované. Me-toda vyžaduje pre každé aeranie přípravu štandardných vlákien, čo je jej nevýhodou.

Uvedené nedostatky sú odstránené u spfisobu stanovenia koncentrácie farbiacich prost-riedkov v polyolefinoch na základe stanovenia extinkcie farebnej disperzie pri vlnovejdlžke maxima příslušného zafarbenia disperzie a jej porovnania so štandardom, kterého pod-statou je, že vzorka polyolefinu sa preperie vo vodě za varu a vysuší do konštantnej váhy,potom sa polyolefín vaří v xyléne pri teplote varu xylénu najmenej počas 15 minút, s vý-hodou 30 ainút a disperzia pigmentu v xyléne sa fotoaetricky stanovuje pri teplote 140 °C -í 2 °C zodpovedajúcej maximálnej absorpci! světla pre dané zafarbenie a vyhodnotí porovnánímso štandardom, připraveným takým istým spdsobom. Postupovat sa m8že aj tak, že polymér savaří v xyléne s obsahem 0,1 až 10 % objemových jednoaocného alebo viacmocného alkoholualebo alifatickej karboxyiovej kyseliny, připadne jej esteru s počtom 3 až 20 uhlíkovv molekule. V spdsobe podl’a vynálezu sa pracuje komparatívnou metodou. Z vlékna o presne známomobsahu pigmentu například 2 % sa připraví za varu pod spatným chladičom disperzie o r8znejhmotnosti na 100 ml rozpúštadla. Disperzia sa prenesie do skúmavky so spatným chladičomtemperovanéj na 140 °G vo vyhrievacom bloku. Skúmavka sa potom uaiestni do prístroja azmeria extinkciu. Hozpúšťadlo sa použije na porovnanie pri meraní. Vplyv rozpustného poly-méru na aeranie je zanedbatelný. Pri každom stanovení je potřebné zachovat přesný postuprozpúštenia, teplotného režimu před meraním a orientovanie skúmavky v meracom zariadení. Před meraním vzorky vlákien, drviny alebo fólií vyperie vařením vo vodě, například počas2 hodin a vysuší pri teplote 105' °G do konštantnej hmotnosti. Podobným sp8sobom sa připravídisperzia polyméru v xyléne rozpuštěním skúmanej vzorky a po zmeraní jej extinkcie na zákla-de porovnania so štandardom vhodným sp8sobom sa vypočítá koncentrácie farbiaceho prostriedku.

Extinkcia sa aeria pri vlnovej dlžke světla zodpovedajúcej maximu absorpcie farbiace-ho prostriedku.

Vplyv rozpustného polyméru na meranie je zanedbatelný, podobné k zaene extincie ne-dochádza vplyvom teploty medzi bodom varu rozpúštadla pri teplote 138 °C a teplotou, priktorej začne vypadávat pólymár z roztoku je 80 až 110 °C. Přísada alkoholu, alifatickej kar-boxylovej kyseliny, respektive ich esterov v xyléne má vplyv na dispergáciu pigmentu porozpuštění polyméru. Disperzia pigmentu je stabilnejšía a výsledky meraní majú lepšiureprodukovatelnosť. 3 232309

Pri vyhodnotení stanovenia koncentrácie farbiaceho prostriedku sa postupuje tak, žesa zmerajú kalibračné závislosti vychádzajúce z Lambert - Beerovho zákona, například: a) ako závislost extinkcie /E/ od koncentrácie farbiaceho prostriedku vo vlákně /c/pri rovnakej hmotnosti vlákna /h/ na 100 ml rozpúšťadla, E = f c^. Konoentrácia farbivav skúmanej vzorke vlákna (drvine) cy sa stanoví po jej rozpuštění (hmotnost hy/100 mlrozpúšťadla) a zmeraní extinkcie, odřitaním cy z kalibračněj závislosti, b) ako závislost extinkcie od hmotnosti vlákna na 100 ml rozpúšťadla pri konštantnejkoncentrácii farbiaceho prostriedku vo vlákně E = f hc· Koncentrácia farbiaceho prostried-ku v skúmanej vzorke (drvine) cy sa stanoví po jej rozpuštění pri lubovolnej hmotnosti

hy na 100 ml rozpúšťadla a po zmeraní extinkcie E kde cy - koncentrácia farbiaceho prostriedku vo vlákně (drvine) v %

Cg - koncentrácia farbiaceho prostriedku v Standarde v %hy - hmotnost vzorky /100 ml rozpúšťadla při extinkeii Ehg - hmotnost Standardu /100 ml rozpúSťadla při extinkeii E z kalibračněj závislosti. Platí El - K ,nv nš c) připadne tak, že sa stanoví pre dané farbivo a pre určitú koncentráciu farbiacehoprostriedku vo vlákně konstanta K = c . h pre E = konštants (například E = 0,3), kdec - koncentrácia farbiva vo vlákně, h - hmotnost vlákna na 100 ml, Koncentrácia farbiacehoprostriedku v skúmanej vzorke cy sa stanoví na základe určenia hmotnosti hy vlákna/100 mlrozpúšťadla pre extinkciu E, při ktorej bola stanovená konstanta K, například pre E = 0,3,potom oy = K/hy. Před stanovením je potřebné okalibrovať skúmavky vzhlsdon na nerovnoměrnost vnútorné-ho priemeru na základe stanovenia priepustnosti světla disperzie farbiva pri maximě absor-pencie k zvolenej základnéj skúmavke, K výhodám metody podlá vynálezu patří operativnost a rychlost stanovenia bez pred-bežnej přípravy štandardných vlákien, nízká spotřeba energie a chemikálií a jednoducháregenerácia rozpúšťadla. Metodou je možné stanovovat koncentrácie farbiacich prostriedkovv polyolefínovýeh vláknech a koncentrátoroch od velmi nízkých koncentrácii 0,01 % a tiežpre stanovenie koncentrácie farbiva vo farebných koncentrátoroch.

Nižšie uvedené příklady ilustrujú predmet vynálezu. Příklad 1

Do skúmavky so zábrusom sa umiestnia polypropylénové vlákna, predtým přeprané varoms vodou počas 2 hodin, farbené pigmentom yelow 95 o presnom obsahu pigmentu 0,4 % hmot,v nasledovných množstvách: 0,030, 0,050, 0,090 a 0,129 g/10 ml rozpúšťadla pozostávajúcehoz 98 dielov objemových xylénu a 2 dielov objemových n-butylalkoholu. Skúmavky sa umiestniado elektrického bloku temperovaného na 150 °C a nasadia spatné chladiče a vzorky za varurozpúšťajú 30 minút. Po rozpuštění sa skúmavky z bloku vyberú a po ochladení pod bod varusa zmeria extinkcia disperzie pri 430 nm.Namerané extinkcie boli nasledovné podl’a hore-uvedených hmotností na 10 ml rozpúšťadla·. 0,120, 0,251, 0,366, 0,494, 0,680. Grafickystanovená hmotnost vlákna/10 ml rozpúšťadla pre E - 0,3 /priepustnosť = 50 %/ je hg = 0,059 4Z desiatich závislostí sa stanovila priemerná hodnota hg = 0,059 pre 0,4 % farbiva vovlákně a E = 0,3. Z. naměřených hodnOt bola vypočítaná kopštanta K = hg . cg = 0,059 . 0,4 = 0,023 6. 232309 4

Pri stanovaní koncentrácie farbiva gelb GR v polypropylénovom vlékne se dostali výsled-ky uvedené v tabul’ke 1. T a b u ΐ k a 1

Predpokl. koncentr.pigmentu vo vlékne % hmot. 0,1 0,2 0,6 0,8 hy pře Stanovené koncentr. E = 0,3 pigmentu vo vlékne cy % hmot. 0,23 0,102 í 0,0020,116 0,203 - 0,0050,039 0,605 í 0,0150,031 0,761 - 0,019 Příklad 2

Do 250-ml trojhrdlej banky sa umiestni polypropylénové vlákno s obsahom pigmentu blue15 0,8, 0,6, 0,2, 0,1 % hm. o konStantnej navóžke 0,2 g/100 ml rozpúšťadla pozostávajúcehoz 97 dielov objemových xylénu a 3 dielov objemových n-oktanolu. V topnom hniezde sa v ba-niíkách rozpustia vlákna pri bode varu rozpúšťadla počas 30 minút. Po znížení teploty podbod varu rozpúšťadla sa odoberie časť disperzie cez nástavec do skúmavky, ktorá sa předaeraním temperuje v elektrickom bloku pri .140 °C pod spatným chladičom.

Namerané extinkcie (pri 620 nm) 0,620, 0,482, 0,187 a 0,092 v závislosti od vyššieuvedených koncentrécií pigmentu vo vlákně predstavujú lineárnu kalibračnú závislost. Z uvedených vzoriek vlákien sa připravili zmesi v pomere 1 : 1 hmotnostných, u ktorýchsa stanovili koncentrácie po změření extinkcie disperzi! obsahujúcich 0,2 g zmesivlákna/100 ml rozpúšťadla odčítáním z kalibračnej závislosti. Výsledky merania sú uvedenév tabuTke 2.

Tabulka 2

Zmes vlákien 1:1s obsahom pigmentu Předpokládaná kon-centrácie pigmentuvo vlékne, % hm. Extinkcia disperzie 0,2 g/100 ml Namerané kon-centrécla pig-mentu vo vlék-ne, % hm 0,2 % + 0,8 % 0,50 0,305 0,505 - 0,013 0,1 % + 0,6 % 0,35 0,278 0,348 - 0,009 0,4 % + 0,6 % 0,50 0,393 0,503 - 0,012 0,1 % + 0,4 % 0,25 0,210 0,249 i 0,006 Příklad 3 V 250-ml trojhrdlých bankách sa postupem podTa příkladu 2 rozpúšťadlo polypropylénovévlákno obsahujúce 0,2 % hmot. pigmentu red 166 o hmotnostiach 0,2, 0,3, 0,5 a 0,7 g/100 mlrozpúžťadla obsahujúceho 97 objemových dielov xylénu a 3 diely benzylalkoholu. Namerané 5 232309 extinkcie boli 0,025, 0,098, 0,254 a 0,398. Z týchto meraní sa určila kalibračná závislostextinkcie od hmotnosti vlákna na 100 ml rozpúšťadla. Extinkcia sa merala při 560 na.

Zo skúmaných vzoriek drviny polypropylenového koncentrátu s předpokládanou koncentré-ciou 5,0 % hmotnosti sa připravila disperzia "b hmotnosti 0,025 g/,00 ml rozpúšťadla podl’apříkladu 2. Stanovená extinkcia bola pre polypropylénový koncentrát 0,384, hg z kalibrač-ně j závislosti 0,67 a koncentrácia pigmentu v drvine cy = Cg . h^/hy =0,2 . 0,67/0,025 = = 5,36 % - 0,15.

Pre polyetylénový koncentrát extinkcia disperzie bola 0,370, hg z kalibračně;) závislos-ti 0,65 a koncentrácia pigmentu v drvine cy = cg . hg/hy = 0,2 . 0,65/0,025 = 5,2 % - 0,15. Příklad 4

Spdsobom podl'a příkladu 2 sa připravil roztok farbeného polypropylénového vlákna obsa-hujjúceho pigment yellow 95 o koncentrácii 0,6 g/100 ml rozpdšťadla pozostávajúceho z 98 die- * lov objemových xylénu a 2 dielov objemových n-butanola při bode varu rozpúšťadla. V ta- buTke 3 sú uvedené výsledky meraní extinkcie niektorých vzoriek a ich porovnanie s mera-niami remisie vlákien na zariadení Opton. Ako z tabulky vyplývá, výsledky sú srovnatelné.

Tabulka 3

Vz.č. Remisia rpsr(%) Extinkcia RFSe (%) 1 5,39 100 0,320 100 i 2,5 % 2 6,43 82 0,284 88 í 2,5 % 3 5,01 108 0,333 104 - 2,5 % 4 4,74 ,15 0,361 113 J 2,5 % 5 5,20 - 104 0,331 103 í 2,5 % 6 4,93 110 0,339 106 í 2,5 « -y, ........

Relativná farebná sila podlá Kubelka - Munkovek rovnice RFSg = J . ,00 K/S 'Standard * kde K - koeficient adsopcie, S - koeficient rozptylu. Relativná farebná sila R3?SE je vy-jádřená ako Ey/Eg ^100, kde Ey - extinkcia vzorky, Eg - extinkcia Standardu. Příklad 5 , Příprava kalibračněj závislosti sa uskutočnila spSsobom ako v příklade 1. Pri stanoveníkoncentrácie pigmentu yellow 95 polypropylénovom vlékne sa použilo rozpúšťadlo obsahujúce, 98 dielov objemových xylénu a 2 diely objemové kyseliny steárovej. Výsledky stanovenia sú uvádzané v tabulke 4

Claims (2)

232309 6 T»bul'ka 4 Predpokl. koncentrá-cia pigmentu vo vlák-ně % hmot. hy pre E = 0,3 Stanovená koncentrácia pigmentu vo vlákněcy, % hmot. 0,2 0,119 0,198 í 0,005 0,6 0,038 0,609 - 0,015 0,8 0,030 0,782 - 0,019 PREDMET VYNÁLEZU ]

1. Spčsob stanoveni* koncentrácie farbiacich prostriedkov v polyolefínoch na základe stanoveni* extinkcie farebnej disperzie pri vlnovej dížke maxima příslušného zafarbenia 1 disperzie a jej porovnania so štandardom vyznačený tým, že vzorka polyolefínu sa preperie vo vodě za varu a vysuší do konštantnej vany, potom sa polyolefín vaří v xyléne najmenej počas 15 mindt, s výhodou 30 minút a disperzie pigmentu v xyléne sa fotometricky stanovujepri teplote 140 °C - 2°C pri vlnovej dížke zodpovedajúcej maximálněj absorpci! světlapre dané zafarbenie a vyhodnotí sa porovnáním so štandardom.

2. SpSsob podl’a bodu 1 vyznačený tým, že polyolefín sa vaří v xyléne s obsahom 0,1 až10 % objemových jednomocného alebo viacmocného alkoholu alebo alifatickej karboxylovejkyseliny alebo jej esteru s počtom 3 až 20 uhlíkov v molekule. i